宋志坚,男,1960年生,1982年毕业于山东农业机械化学院农业机械化专业。先后在江苏理工大学、西安交通大学完成生物医学工程硕士、博士学业。1994年8月,进入复旦大学医学院基础医学博士后流动站,师从解剖学家左焕琛教授。1998年被授予“曙光学者”称号。1999年获优秀青年教师“华藏”奖。现为复旦大学医学院数字医学研究中心主任、教授、博士生导师,美国纽约科学院会员、IEEE会员,HUMAP特聘教授。主要从事医学断层图像的远程重建及虚拟外科手术仿真研究。完成中国博士后科学基金、上海市科技发展基金、上海曙光项目基金、卫生部科研基金等项目。曾获上海市科技进步三等奖和国家“863”数字技术优秀作品奖。
数字医学:为微创外科奠基
宋志坚不是握持手术刀的外科医生,但他站在外科医生的背后,从技术上给予他们帮助与支持,从而减轻了患者的痛苦,也降低了医疗成本。
1998年以来,作为“曙光学者”的宋志坚教授,在上海市“曙光计划”基金和科技发展基金资助下,在“基于网络的医学断层图像三维重建研究”项目中,较为成功地解决了三维重建能够基于网络运行这一难题,并提出了与网络运行相适应的三维重建算法。该项研究成果实现了基于网络的三维重建,较好地解决了传统三维重建技术均基于特定平台与地点、重建资源不能共享、应用成本较高而效益较低等问题,并由此使得三维重建技术在生物学标本、医学组织器官结构及形态特征研究、临床观察活体组织器官内部结构及其病变等领域中的应用有了进一步的拓展和深入,在提高疾病诊断的正确性、诊断治疗的准确定位等方面取得实效。以“曙光计划”资助项目为主要研究内容的研究成果,获得了上海市科技进步三等奖。宋志坚还荣获了1999年度优秀青年教师“华藏奖”、国家“863”数字技术优秀作品奖。2003年12月26日,由上海市人事局和科委共同主办的高新技术成果转化领域创新人才精英赛决出了5个精英奖、20个创新奖和33个入围奖。以宋志坚为主的创新团队捧走了精英奖。这一能将医学图像恢复成三维图形的高科技,既对肿瘤的整体形状具有“大局观”,也不忽略血管细微的“胖瘦”变化,而且能用作虚拟手术降低风险。该技术仅一项系列产品的市场容量就得用亿来计算。
领略着数字医学研究中心今日的风采,没人想象得到,当年数字医学研究中心仅有一纸批文,用宋志坚的话说“一个章,三行字”。5年间,宋志坚致力于数字医学中心的筹建,如今已初具规模。
虚拟手术:为诊断治疗导航
宋志坚主要研究领域为虚拟现实在医学中的应用。虚拟内窥镜集合类似原理的微创内窥镜技术,减轻了纤维内镜侵入性伤害,提高了诊断率。“没有正确的诊断,就没有合理的治疗。”宋志坚的研究工作不仅为微创外科手术的发展提供了契机,也为临床诊断提供辅助手段,某些情况下甚至是确诊的依据。比如,心血管粥样硬化的诊断。
近年来,精准无误的高端手术导航系统在沪上医院陆续现身,但清一色的是数百万身价的“洋导航”,高额的手术费用让患者望而却步。如何降低医疗成本,使医药资源得到更好的利用?今年年初,上海市科委《登山计划》课题“高精度神经外科手术导航系统及产品研发”在复旦大学上海医学院数字医学研究中心取得突破,首批样机已投入临床试验。“从临床试验结果来看,在精度上,我们不输给国外同类产品,而神经信息的加入和脑组织变形的校正则将突破现有技术的极限。”
手术导航系统,是以CT、MRI等医学图像信息为基础,通过重建精确的三维人体模型和使用高精度定位系统跟踪病人和手术器械的位置信息,在手术进行的过程中,通过计算机实时模拟,对手术过程进行监控。这一导航系统如同人造卫星,能对人体脑内任一物体进行侦察探测,手术工具相当于地球上的物体,能在“卫星”引导下直接通向目标进行准确操作。它集现代立体定向、计算机影像学、红外线信号追踪和机器人自动化技术等高科技于一体,术前可以帮助医生对病变进行准确定位,从而制定完善的手术方案。神经外科手术导航系统在辅助疾病的诊断,手术计划的制定,手术切口的减小,提高手术精确性以及缩短手术时间等方面发挥着巨大作用。宋志坚说:从2000年至今,我们做出了这么多成果,这让我感到很充实。但让我真正高兴的不是我的论文给我带来了什么样的荣誉,而是临床医师对我说:“没有你们的机器,我做手术心里就没底。”
在谈到课题时,宋志坚从未将“我”之后的“们”字拿掉,他一直强调“团队合作精神是科学研究进展的首要条件”,还总是一再表示:“是导师为自己指明了研究方向和方法,是团队成员的共同努力才实现了我们的预期目标。”
一生追求:为临床医疗服务
“为病人减轻痛苦,为临床医生解决问题,是基础医学研究最迫切的任务。”这句朴实坚定的话揭开了宋志坚作为一名数字医学专家的心路历程。生物医学工程多年的探索,宋志坚对于理论研究须在临床有实际的应用抱有一种执著的信念——解决病人的实际问题,减轻病人遭遇的痛楚。他将这种信念贯彻在他的教学科研中,而这份执著则源于他的童年。
出生在一个医生家庭,母亲是一位资深的医务工作者,童年的记忆里大部分是和母亲在医院共度的情景。他回忆在母亲值夜班时看到的情形:“那些年轻的患者不过40岁上下,他们应该有机会被医治、恢复健康的。”一些记忆不会遗漏在岁月的河流中,而会影响人的一生。中国人口基数大,医药需求量大,医疗费用又因进口器材和药物而居高不下。他深切地感到,让国人少得病以及治好国人的病痛是最迫切最实际的问题;而生物医学工程应该为临床治疗服务。因此,他走进复旦大学上海医学院。经过多年的不懈努力,宋志坚带领研发的手术导航系统开始投入临床实验。
据报道,华山医院脑外科手术室,70岁的陈老伯正处于深度麻醉。几分钟后,医生将为他摘除大脑深处一粒蚕豆大小的囊肿。因为它,陈老伯已经3个月看不清东西。不巧的是,囊肿长在脑垂体的正下方,在它周围分布着多条重要的血管和神经,下刀时稍有差池,意外随时可能降临。然而此时,手术室内的气氛并不紧张。医护人员清楚,传统开颅手术的风险将在一面“镜子”前止步。一切就绪,手术刀由H腔抵达颅底,随即磨开了一个1厘米见方的小口。要想从这儿看清颅内“地形”根本不可能。紧接着,医生将一根探针从开口处慢慢插向颅内。关键时刻,医生并没有全神贯注于手术台,而是把相当的注意力投向了前方的显示屏。屏幕上,隐藏在陈老伯颅内的囊肿及其周围结构一清二楚,探针的位置也一目了然。按图索骥,探针指引手术刀一点点向囊肿安全逼近。数分钟后,屏幕显示,蚕豆大的肿瘤全部切除。“镜子”的功劳不止于此。因为“镜子”,医生和病人一个轻松,一个安全,然而诸多复杂的工作却留给了实验室。在此之前,计算机上的虚拟手术做了不下几十次。由此,医生为手术刀找好了最佳路径,确保真实手术万无一失。
“一个好的医师能够完全了解他的病人”,“治疗之果实长在了解之树上”,宋志坚从事的数字医学研究正是基于此,为临床医师的诊断提供了“眼睛”,成为很好的手术导航,为我国的医学事业做出了贡献。